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数学建模可以轻松解决很多难题哈!更有个人这么用数模,在以论坛上看到的:5 K8 E1 M& H9 I" F
男生追女生的超强数学建模分析
4 [. C1 e" y+ _/ Y, [问题分析 1 q3 R3 }; D& S0 b+ [; z( ?
" p6 H' r' k0 m" i% J
男生追女生,对男生来说最重要的是学习、爱情两不误。因此我们引进男生的学业成绩函数Y(t)。 4 P8 h0 o9 z' ]) c1 j- D. V
; t" a% C+ C! x! s! `/ F' _ 首先,我们不考虑男生的追求攻势,则影响该函数的因素主要是两个人的关系程度。为了便于分析,我们将两人的关系简化为女生对该男生的疏远度,于是引入疏远度函数X(t)。 D" ]% l! {6 z1 r
: f$ V$ I* {1 N( l% y7 z 问题就转化为求解Y(t)和X(t)的相互作用关系。利用微分,很容易就可以求出两者的关系。但现实中男生可能会对该女生发起一轮轮的追求攻势,因此还要考虑到追求攻势对模型的影响。而追求攻势又与女生的疏远度有关,可以简化地将两者看成是正比关系。将追求攻势加入到模型中,就可以找出攻势与Y(t)和X(t)的关系了。
$ G* F% q4 X4 U/ z2 S$ ~3 `
* Y0 z0 D3 d! g7 w模型假设
M; B4 y$ l; V2 x 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); {. l$ b' p# w1 E3 h# ?1 b
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); ' w7 D0 k8 o# N2 D
3、当A君没开始追求B女时B女对A君的疏远度增长(平时发现的A君的不良行为)符合Malthus模型,即dX/dt=aX(t)其中a为正常数。
; F( i6 b& Y, V. Q- n 4、当Y(t)存在时,单位时间内减少X(t)的值与X(t)的值成正比,比例常数为b,从而 dX(t)/dt=aX(t)-bX(t)Y(t)。 ; g5 W" i/ }( x" S8 I5 C3 W, P, J
5、A君发起对B女追求后,立即转化为B女对A君的好感,并设定转化系数为 α,而随着的A君发起对B女的追求,A君学业的自然下降率与学业成绩成正比,比例系数为e。于是有dY(t)/dt=αbX(t)Y(t)-eY(t)。 * g6 q, U$ F+ F& Q/ W
* w) |- B& R. R- G, I5 x: }# Y
模型构成
. E1 m1 J3 d0 n" y6 ?# h0 T( i: l8 o, D0 o
由假设4和假设5,就得到了学业与疏远度在无外界干扰的情况下互相作用的模型: 4 y3 [# N( ~. X# o* ~+ p+ A* p
{dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
! c* D/ I& I3 H# m1 N* A
$ @# _* T5 m5 {1 Y5 ? 这是一个非线性自治系统,为了求两个数X与Y的变化规律,我们对它作定性分析。令{aX-bXY=0;cXY-eY=0} 解得系统(1)的两个平衡位置为:O(0,0),M (e/c,a/b)。从(1)的两方程中消去dt,分离变量可求得首次积分:
( i4 |! V' m7 U" H F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) ( q' o+ ]& Z8 y" X
! j, h- l% [1 g4 J0 j/ r 容易求出函数F(X,Y)有唯一驻点为M(e/c,a/b)。再用极值的充分条件判断条件可以判断M是F的极小值点。同时易见,当X→∞(B女对A君恨之入骨)或Y→∞ (A君是一块只会学习的木头)时均有F→∞;而X→0(A君作了变形手术,B女对他毫无防备)或Y→0(A君不学无术,丝毫不学习)时也有F→∞。由此不难看出,在第一象限内部连续的函数z=F(X,Y)的图形是以M为最小值点,且在第一卦限向上无限延伸的曲面,因而它与z=k(k>0)的交线在相平面XOY的投影F(X,Y)=k (k>0)是环绕点M的闭曲线簇。这说明学业成绩和疏远度的指数成周期性变化。
" K0 L( o% D. P; `6 z6 Q. X
& d4 i u- O: s1 p" s7 \结果解释 ! w# }" u$ j* L
, G8 o, L/ b$ d7 n z# b+ ^8 w 从生态意义上看这是容易理解的,当A君的学习成绩Y(t)下降时,B女会疏远 A君,疏远度X(t)上升;于是A君就又开始奋发图强,学习成绩Y(t)又上升了。于是B女就又和A君开始了来往,疏远度X(t)又下降了。与B女交往多了,当然分散了学习时间,A君的学习成绩Y(t)下降了。
" o d* V2 U; W. p% m& }, V8 J8 q1 _& k4 _2 n
然而我们可证明,尽管闭轨线不同,但在其周期内的X和Y的平均数量都分别是一常数,而且恰为平衡点M的两个坐标。事实上,由(1)的第二个方程可得: dY/Ydt=cX- e,两端在一个周期时间T内积分,得: 9 }' c1 r; k" }: V1 l+ y
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
) d3 @$ u. E1 ?! U- M I
* g+ [# q5 N4 Q9 G4 U# g 注意到当t经过一个周期T时,点(X,Y)绕闭轨线运行一圈又回到初始点,从而:∫(dY/Ydt)dt=∮dY/Y=0。所以,由(3)式可得:(∫Xdt)/T=e/c。
8 Z6 s! g9 o3 p
2 E. l- f A3 o0 J* Q 同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
, u" W' l0 d4 Y% e' c* h/ p( F- {9 \2 s
$ ^1 m2 ~5 T3 O' U模型优化
9 e( G# W) {3 c7 [/ ]! v, Z: d% o0 V( l) U
考虑到追求攻势对上述模型的影响。设追求攻势与该时刻的疏远度成正比,比例系数为h,h反映了追求攻势的作用力。在这种情况下,上述学业与疏远度的模型应变为:
' u- W( j9 _& s {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) & x4 V% F) _; ]+ d' p3 m; h! ?
; x6 F4 j% i* ~ 将(4)式与(1)式比较,可见两者形式完全相同,前者仅是把(1)中X与Y的系数分别换成了a-h与e+h。因此,对(4)式有 5 H+ J3 O* `: e6 c: h4 [9 J+ z$ P
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) : u% o' e( |- w7 x
$ v9 r+ s, {) r( A
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 / `1 x8 p1 M7 F/ m$ {
/ @9 z) D/ {, K" [3 T: i: N5 p我们的建议
2 Q& M+ u4 O# P: O4 a
- _% U. [% s4 `3 z" w9 t5 y) X 考试期间,由于功课繁忙,使得追求攻势减少,即h减小,与平时相比,将有利于学业成绩Y的增长。这就是Volterra原理。 此原理对男生有着重要的指导意义:强大的爱情攻势有时不一定能达到满意的效果,反而不利与学业的成长;有时通过慢慢接触,慢慢了解,再加上适当的追求行动,女生的疏远度就会慢慢降低。学习成绩也不会降低! 4 n5 t- e2 d2 {; c* b% l
以上资料来源于赛才网. x0 O6 ^7 r' }( F) o Y
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$ _& ]2 K- A0 g h哈哈,牛人一个啊! |
zan
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